CN111085019B - 支撑和排放材料、过滤器和使用方法 - Google Patents

支撑和排放材料、过滤器和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了支撑和排放材料、包括该材料的过滤器以及使用方法。

Description

支撑和排放材料、过滤器和使用方法
背景技术
在许多过滤应用中利用诸如网格的支撑和排放元件(也称为筛网或网)，其中，支撑和排放(“S&D”)元件布置在多孔过滤介质的上游和/或下游。支撑和排放元件的开口要比过滤介质的孔大得多，并为过滤介质提供支撑和/或为过滤介质提供良好的排放。
但是，需要改进的支撑和排放元件。
发明内容
本发明改善了现有技术的至少一些缺陷。根据下面的描述，本发明的这些和其它优点将显而易见。
本发明的实施例提供了一种支撑和排放材料，其包括可折叠元件，该可折叠元件包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
根据本发明另一实施例的支撑和排放材料包括可折叠元件，该可折叠元件包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
通常，支撑和排放材料的实施例还包括附加的第一部段和附加的第二部段，其中所述附加的第一部段通过第二可折叠铰链连接到所述第二部段，并且所述附加的第二部段通过第三可折叠铰链连接到所述附加的第一部段。
根据本发明实施例的支撑和排放材料系统包括：第一支撑和排放材料和分离的第二支撑和排放材料；(a)所述第一支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；
(b)所述第二支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道，其中所述第一支撑和排放材料以及所述第二支撑和排放材料适合于布置在具有褶皱根部和褶皱末端的褶皱过滤器的相对侧上。
根据另一个实施例，支撑和排放材料系统包括：第一支撑和排放材料和分离的第二支撑和排放材料；(a)所述第一支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；(b)所述第二支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；其中所述第一支撑和排放材料以及所述第二支撑和排放材料适合于布置在具有褶皱根部和褶皱末端的褶皱过滤器的相对侧上。
根据本发明的实施例，还提供了过滤装置、过滤系统和过滤流体的方法。
附图说明
图1示出了带有边缘带的未折叠的支撑和排放材料的几个实施例的示意性透视俯视图，其中如果过滤介质在下面，则弯曲的箭头示出了折叠模式。图1A示出了在单个部段中的平行流动通道和孔口的交错布置；图1B示出了具有平行流动通道的两个部段，随后是具有孔口的两个部段，图1C示出了具有孔口的部段与具有平行流动通道的部段交替布置。
图2A示出了图1A所示的支撑和排放材料的俯视示意图，其中该材料被部分折叠，图2B示出了沿图2A所示的截面图的该材料的右侧视图。
图3示出了在第一和第二支撑和排放材料之间具有褶皱过滤器的包括图2A中所示的第一和第二支撑和排放材料的支撑和排放系统的实施例，以及包括在第一和第二支撑和排放材料之间的褶皱过滤器的的过滤系统的实施例的各种视图。图3A示出了正交图；图3B示出了正视图；图3C示出了图3B所示的细节J的放大图。
图4示出了图3A-3C中所示的支撑和排放系统以及过滤系统的各种视图，其中支撑和排放材料已完全折叠，并且边缘带已被移除。图4A示出了正交图；图4B示出了正视；图4C示出了图4B所示的细节的放大图。
图5为图3A-3C中所示的支撑和排放系统以及过滤系统的各种视图，其中支撑和排放材料已完全折叠，并且边缘带已移除，其中褶皱过滤器具有上覆褶皱(LOP)构造。图5A示出了示为滤筒的褶皱过滤器的正视图；图5B示出了支撑和排放系统以及过滤系统的等轴视图，图5C示出了如图5B所示的细节N的放大图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，提供了一种支撑和排放材料，其包括可折叠元件，该可折叠元件包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
根据本发明另一实施例的支撑和排放材料包括可折叠元件，该可折叠元件包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
通常，支撑和排放材料的实施例还包括多个附加的第一部段和多个附加的第二部段(优选地沿过滤器的长度提供连续的片材)，其中所述附加的第一部段通过第二可折叠铰链连接到所述第二部段，并且所述附加的第二部段通过第三可折叠铰链连接到所述附加的第一部段(等等)。示意性地，当可折叠元件被折叠时，所述附加的第一部段的一部分配合在至少一个附加的第二部段的至少一个孔口中，并且所述附加的第二部段的一部分配合在至少一个附加的第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；或者，在另一实施例中，其中，当可折叠元件被折叠时，所述附加的第二部段的一部分配合在至少一个附加的第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
根据本发明实施例的支撑和排放材料系统包括：第一支撑和排放材料和分离的第二支撑和排放材料；(a)所述第一支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；
(b)所述第二支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道，其中所述第一支撑和排放材料以及所述第二支撑和排放材料适合于布置在具有褶皱根部和褶皱末端的褶皱过滤器的相对侧上。
根据另一个实施例，支撑和排放材料系统包括：第一支撑和排放材料和分离的第二支撑和排放材料；(a)所述第一支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；(b)所述第二支撑和排放材料包括：至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；其中所述第一支撑和排放材料以及所述第二支撑和排放材料适合于布置在具有褶皱根部和褶皱末端的褶皱过滤器的相对侧上。
根据本发明的实施例，还提供了过滤装置、过滤系统和过滤流体的方法。
根据本发明的实施例的过滤装置包括：具有多个褶皱并具有上游表面和下游表面的褶皱多孔过滤器；以及支撑和排放材料的实施例，其被布置成接触褶皱多孔过滤器的上游表面，或接触褶皱多孔过滤器的下游表面。
在另一个实施例中，提供了一种过滤系统，其包括：褶皱多孔过滤器，所述褶皱多孔过滤器具有多个褶皱并且具有上游表面和下游表面；和支撑和排放材料系统的实施例，其中所述褶皱多孔过滤器布置在所述第一支撑和排放材料与所述第二支撑和排放材料之间。
还提供了过滤流体的方法的实施例，该方法包括使流体穿过过滤系统的实施例，包括使流体穿过第一支撑和排放材料、褶皱多孔过滤器的上游表面、褶皱多孔过滤器的下游表面、以及第二支撑和排放材料。
有利的是，当放置在(褶皱的或非褶皱的)过滤介质层之间时，支撑和排放材料提供支撑和均匀的间距(包括减少或防止嵌套，在该嵌套中，相对表面上的筛网线彼此之间相互配合，而不是彼此叠置)，同时呈现减小的边向流动阻力(使得支撑和排放材料中的压降小于整个过滤元件上的压降)，从而在整个过滤元件的表面上提供均匀的流体分布并减少面损失。
支撑和排放材料的厚度可以减小，并且支撑和排放材料可以设计成更好地匹配流动条件。与褶皱过滤器一起使用时，它们可以减少过滤介质(尤其是膜)的损坏并允许更均匀的流动分布(包括通过过滤器的褶皱末端的流动)，并提供稳定的褶皱包。另外，与在各个褶皱之间具有两层或两片支撑和排放材料片材的常规褶皱过滤器相比，当与褶皱过滤器一起使用时，可以使用单层或单片支撑和排放材料，减少浪费并允许使用更多的过滤材料(在某些应用中，允许整体上更薄的褶皱间距和给定的体积内使用更多的过滤材料)，同时保持理想的压差并提高过滤效率。另外，包括铰链的支撑和排放材料与常规的褶皱装置兼容。
说明性地，至少一个第一孔口可以延伸第一端部和第二端部之间的距离的大约75％至大约100％的长度，和/或至少一个第二孔口可以延伸第一端部和第二端部之间的距离的大约75％至大约100％的长度。在支撑和排放材料的实施例中，至少一个第一部段具有两个或更多个第一部段孔口和/或至少一个第二部段具有两个或更多个第二部段孔口。在另一个实施例中，至少一个第一部段具有至少两个第一部段孔口，每个第一部段孔口延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的大约2％至大约50％的长度；和/或至少一个第二部段具有至少两个单个的第二部段孔口，每个第二部段孔口延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的大约2％至大约50％的长度。在一个部段内和/或在不同部段内，各个孔口可以具有不同的宽度。说明性地，至少一个第一部段孔口和/或至少一个第二部段孔口可以延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的大约2％至大约50％的长度，至少一个第二部段孔口和/或至少一个第二部段的第二部段孔口可以延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约46％的长度。
支撑和排放材料可以是平坦的或平面的，或者基本上是平坦的或平坦的，并且在一些实施例中，支撑和排放材料是弯曲的或可以是弯曲的。
本发明的实施例适用于多种过滤器构造，包括平褶皱过滤器组件、直流螺旋过滤器、叠置盘式过滤器、错流盒，并且特别适用于“上覆褶皱”(LOP)过滤器构造(如美国专利5,543,047中所述)。
现在将在下面更详细地描述本发明的每个部件，其中相同的部件具有相同的附图标记。在上游和下游S&D材料分别以相同的部件说明的情况下，相应的部件用相似的附图标记表示，后跟“'”，例如100'对应于100；100A’对应于100A；200'对应200；200A’对应200A；1000’对应1000，依此类推。
图1示出了具有边缘带的未折叠的支撑和排放材料的几个实施例的示意性俯视透视图，其中图1A示出了在单个部段中的平行流动通道和孔口的交错布置(还示出了折叠模式)；图1B示出了具有平行流动通道的两个部段，随后是具有孔口的两个部分，图1C示出了具有孔口的部段与具有平行流动通道的部段交替布置。
根据图1A所示的实施例，支撑和排放材料1000包括可折叠元件500，该可折叠元件包括：至少一个第一部段100，所述第一部段具有第一端部121和第二端部122、第一侧部111和第二侧部112、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道140，所述流动通道包括平行布置的侧壁141，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁142；和至少一个第二部段200，所述第二部段具有第一端部221和第二端部222、第一侧部211和第二侧部212、第一主表面201和第二主表面202、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道240，所述流动通道包括平行布置的侧壁241，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁242；其中所述第一部段通过柔性铰链75连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口150(示出为2个孔口150A、150B)，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口250(示出为2个孔口250A、250B)，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
在另一实施例中，如图1B所示，支撑和排放材料1000A包括可折叠元件500A，该可折叠元件包括：至少一个第一部段100A，所述第一部段具有第一端部121A和第二端部122A、第一侧部和第二侧部112A、第一主表面和第二主表面；和至少一个第二部段200A，所述第二部段具有第一端部221A和第二端部222A、第一侧部211A和第二侧部212A、第一主表面201A和第二主表面202A、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道240A，所述流动通道包括平行布置的侧壁241A，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁242A；其中所述第一部段通过柔性铰链75A连接到所述第二部段；其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口150(示出为孔口150C)，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的约2％至约100％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
在另一实施例中，如图1C所示，支撑和排放材料1000B包括可折叠元件500B，该可折叠元件包括：至少一个第一部段100A，所述第一部段具有第一端部121A和第二端部122A、第一侧部和第二侧部112A、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口150(示出为孔口150C)，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；和至少一个第二部段200A，所述第二部段具有第一端部221A和第二端部222A、第一侧部211A和第二侧部212A、第一主表面201A和第二主表面202A、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道240A，所述流动通道包括平行布置的侧壁241A，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁242A；其中所述第一部段通过柔性铰链75B连接到所述第二部段；并且其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
如以下将更详细地描述的(例如，关于图3C和4C)，当将支撑和排放材料布置在褶皱过滤器的上游和下游时，一个支撑和排放材料具有内铰链(通常具有减小的(例如一半)厚度以在折叠时基本上保持单层厚度)，该内铰链接触并支撑褶皱根部，另一个支撑和排放材料具有外铰链(可选地具有减小的厚度)，该外铰链接触并保护褶皱末端，铰链允许流体从中流过。因此，例如，图1A示出了连接每个部段的铰链75，这些铰链可以全部具有相同的减小的厚度，或者减小厚度的铰链可以与未减小厚度的铰链交替使用。
如示出了具有开口76的铰链75的图3A、5B和5C所示，铰链包括开口以允许流体从中流过。尽管这些图示出了与褶皱末端相关联的铰链，但是与褶皱根部相关联的铰链可以具有相同或相似的构造。
尽管图1B和1C所示的实施例具有一些相似的结构，但各部段的布置不同，即，图1B示出了具有平行流动通道的两个部段，随后是具有孔口的两个部段，图1C示出了具有孔口的部段与具有平行流动通道的部段交替布置。当布置在褶皱过滤器的上游和/或下游时，实施例相对于过滤器的相邻褶皱以不同的方式折叠。
图1A-1C所示的实施例包括边缘带300，这些边缘带通常在组装过滤系统时被去除(包括褶皱多孔过滤器上游和下游的S&D材料)。因此，当提及各种孔口的第一侧部和第二侧部之间的距离的长度时，该测量涉及第一或第二部段的与边缘带的边缘接触的部分，在该部分上边缘带被切割/移除。
图2A示出了图1A所示的支撑和排放材料1000的示意性俯视图，其中该材料被部分折叠并布置在包括褶皱过滤元件1501的多孔褶皱过滤器1500的上游，图2B示出了沿图2A所示的截面图的折叠材料和过滤器的右侧视图。如将参照图3A-3C所讨论的，下游支撑和排放材料1000'虽然存在，但在图2A和2B中未示出。
图3示出了包括图2A中的第一和第二支撑和排放材料1000和1000'的支撑和排放系统2500的实施例的各种视图，在第一和第二支撑和排放材料之间具有褶皱过滤器1500，并且示出了包括在第一和第二支撑和排放材料之间的褶皱过滤器的过滤系统2000的实施例的各种视图。图3A示出了正交图，图3B示出了正视图，图3C示出了图3B所示的细节J的放大图。当支撑和排放材料完全折叠时，平行的流动通道实际上配合到相应的孔口中，从而提供单层的支撑和排放材料。
图4示出了图3A-3C中所示的支撑和排放系统以及过滤系统的各种视图，其中支撑和排放材料已完全折叠，并且边缘带已被移除，使得支撑和排放材料的其余侧部与过滤介质的侧部齐平，并密封在一起以防止流动。平行的流动通道配合到孔口中。图4A示出了正交图(箭头示出了流体流动)，图4B示出了正视图，图4C示出了如图4B所示的细节的放大图，该细节视图还示出了保护褶皱过滤器的褶皱末端的外铰链和自身折叠并支撑褶皱过滤器的褶皱根部的内铰链，其中折叠后，内铰链的减小的厚度基本上保持了单层厚度。
带有弯曲或可弯曲的支撑和排放材料的实施例特别适合于上覆褶皱(LOP)过滤器构造。例如，图5是图3A-3C所示的支撑和排放系统以及过滤系统的各种视图(利用图1B和1C所示的S&D材料的实施例同样适用)，其中支撑和排放材料是完全折叠的，并且去除了边缘带，使得支撑和排放材料的其余侧部与过滤介质的侧部齐平，并密封在一起以防止流动，其中褶皱过滤器具有LOP构造。
具体地，图5A中的截面正视图示出了过滤系统2000的实施例，该过滤系统包括：滤筒1600，其包括过滤器外罩1610、内芯1611；以及LOP过滤器1500，其包括褶皱过滤介质1501，其中如图1A-1C所示的各个支撑和排放材料1000、1000'、1000A、1000A'、1000B和1000B'的实施例(提供S&D元件系统2500的实施例)布置在过滤器的上游和下游，将褶皱末端或褶皱根部与罩或芯间隔开，从而保护褶皱末端或褶皱根部，同时允许流体流过。参考示出流体流动的箭头，流体流过上游S&D材料、过滤器的上游和下游表面以及下游S&D材料。
图5B示出了支撑和排放系统以及过滤系统的等轴视图，图5C示出了如图5B所示的细节N的放大图，该细节视图还包括穿过铰链75的开口76，以允许流体流过褶皱末端。
支撑和排放材料可以由适合于被过滤的流体以及适合的过滤参数例如温度的任何合适的材料制成。
支撑和排放材料可以通过本领域已知的多种方法来生产，包括例如增材制造(有时称为“增层制造”或“3D打印”)。
多孔过滤器和/或多孔过滤元件(例如，多孔膜和/或多孔纤维介质)可具有任何合适的孔结构，例如孔径(例如，如起泡点所证实，或通过例如美国专利4,340,479中所述的KL所证实，或通过毛细管冷凝流孔法所证实)、孔径等级、孔直径(例如，当使用例如美国专利4,925,572中所述的改进的OSUF2测试进行表征时)、或当流体穿过元件时减少或允许一种或多种目标材料从中通过的去除等级。所用的孔结构取决于待处理流体的组成和处理过的流体的期望流出水平。
多孔过滤元件可具有任何期望的临界润湿表面张力(CWST，如例如美国专利4,925,572中所限定的)。可以如本领域中已知的那样选择CWST，例如在美国专利5,152,905、5,443,743、5,472,621和6,074,869中另外公开的那样。可以通过干法或湿法氧化、通过在表面上涂覆或沉积聚合物、或者通过接枝反应来修改元件的表面特性(例如，影响CWST，以包括表面电荷(例如，正电荷或负电荷)和/或更改表面的极性或亲水性)。
过滤器可以包括其它元件、层或部件，它们可以具有不同的结构和/或功能，例如，在过滤介质上游进行预过滤、和/或缓冲(在过滤介质上游缓冲以防止损坏或在过滤介质下游缓冲以防止损坏和/或提供介质支撑)。
根据本发明的实施例，过滤器和/或过滤元件可具有多种构造，包括平面的、褶皱的和/或中空的圆柱形。
在美国专利5,543,047和5,552,048中公开了示例性的过滤器和过滤元件(包括褶皱过滤器)。
在一些实施例中，包括多个过滤元件的过滤器通常设置在壳体中，该壳体包括至少一个入口和至少一个出口，并且在入口和出口之间限定了至少一个流体流动路径，其中过滤器横跨流体流动路径，以提供过滤装置。优选地，过滤装置是可消毒的。可以采用具有合适形状并提供至少一个入口和至少一个出口的任何壳体。
壳体可以由任何合适的刚性不透性材料制造，包括任何不透水的热塑性材料，该材料与被处理的流体相容。例如，壳体可以由诸如不锈钢的金属制成或由聚合物制成。
本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，均通过引用结合到本文中，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入并且在本文中完整地阐述。
在描述本发明的内容中(特别是在以下权利要求的内容中)使用术语“一”和“该”和“至少一个”以及类似的参考应被解释为涵盖单数和复数形式，除非本文另有说明或明确与上下文相矛盾。使用术语“至少一个”后跟一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)应被解释为表示从列出的项目中选择的一个项目(A或B))或所列项目中的两个或更多个的任何组合(A和B)，除非本文另有说明或明确与上下文相矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，“包括但不限于”)。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的描述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不是对本发明的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的要素对于本发明的实践是必不可少的。
本文描述了本发明的优选实施方案，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述后，那些优选实施例的变化对于本领域普通技术人员来说可以变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同形式。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变型的任何组合。

Claims (19)

1.一种支撑和排放材料，其包括可折叠元件，所述支撑和排放材料包括：
至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和
至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；
其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；
其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
2.根据权利要求1所述的支撑和排放材料，其还包括附加的第一部段和附加的第二部段，其中所述附加的第一部段通过第二可折叠铰链连接到所述第二部段，并且所述附加的第二部段通过第三可折叠铰链连接到所述附加的第一部段；
其中当可折叠元件被折叠时，所述附加的第一部段的一部分配合在至少一个附加的第二部段的至少一个孔口中，并且所述附加的第二部段的一部分配合在至少一个附加的第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
3.根据权利要求1或2所述的支撑和排放材料，其中所述至少一个第一部段具有至少两个第一部段孔口，每个第一部段孔口延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约50％的长度；和/或
所述至少一个第二部段具有至少两个单个的第二部段孔口，每个第二部段孔口延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约50％的长度。
4.一种支撑和排放材料，其包括可折叠元件，所述支撑和排放材料包括：
至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；
和
至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；
其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且
其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
5.根据权利要求4所述的支撑和排放材料，其还包括附加的第一部段和附加的第二部段，其中所述附加的第一部段通过第二可折叠铰链连接到所述第二部段，并且所述附加的第二部段通过第三可折叠铰链连接到所述附加的第一部段；
其中当可折叠元件被折叠时，所述附加的第二部段的一部分配合在至少一个附加的第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道。
6.一种支持和排放材料系统，其包括：
第一支撑和排放材料和分离的第二支撑和排放材料；
(a)所述第一支撑和排放材料包括：
至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和
至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；
其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；
其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；
(b)所述第二支撑和排放材料包括：
至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；和
至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；
其中所述至少一个第一部段还包括至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部与第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度，和/或所述至少一个第二部段还包括至少一个第二部段孔口，所述第二部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；
其中当可折叠元件被折叠时，第一部段的一部分配合在所述至少一个第二部段的至少一个孔口中，和/或第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道，
其中所述第一支撑和排放材料以及所述第二支撑和排放材料适合于布置在具有褶皱根部和褶皱末端的褶皱过滤器的相对侧上。
7.一种支持和排放材料系统，其包括：
第一支撑和排放材料和分离的第二支撑和排放材料；
(a)所述第一支撑和排放材料包括：
至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；
和
至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；
其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且
其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；
(b)所述第二支撑和排放材料包括：
至少一个第一部段，所述第一部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及至少一个第一部段孔口，所述第一部段孔口延伸第一端部和第二端部之间的距离的至少约75％的长度，并且延伸第一侧部和第二侧部之间的距离的约2％至约100％的长度；
和
至少一个第二部段，所述第二部段具有第一端部和第二端部、第一侧部和第二侧部、第一主表面和第二主表面、以及从第一端部延伸到第二端部的多个平行的流动通道，所述流动通道包括平行布置的侧壁，所述侧壁从第一主表面向上突出并垂直于第一主表面，所述侧壁具有顶壁；
其中所述第一部段通过柔性铰链连接到所述第二部段；并且
其中当可折叠元件被折叠时，所述第二部段的一部分配合在所述至少一个第一部段的至少一个孔口中，以提供平行的流动通道；
其中所述第一支撑和排放材料以及所述第二支撑和排放材料适合于布置在具有褶皱根部和褶皱末端的褶皱过滤器的相对侧上。
8.一种过滤装置，其包括：
褶皱多孔过滤器，所述褶皱多孔过滤器具有多个褶皱并且具有上游表面和下游表面；和
根据权利要求1-5中任一项所述的支撑和排放材料，所述支撑和排放材料被布置为接触所述褶皱多孔过滤器的上游表面或者接触所述褶皱多孔过滤器的下游表面。
9.一种过滤系统，其包括：
褶皱多孔过滤器，所述褶皱多孔过滤器具有多个褶皱并且具有上游表面和下游表面；和
根据权利要求6所述的支撑和排放材料系统，其中所述褶皱多孔过滤器布置在所述第一支撑和排放材料与所述第二支撑和排放材料之间。
10.根据权利要求9所述的过滤系统，其中所述褶皱多孔过滤器包括上覆褶皱过滤器。
11.根据权利要求9或10所述的过滤系统，其还包括内芯和外罩。
12.根据权利要求9或10所述的过滤系统，其中孔口在褶皱根部和褶皱末端之间相对均匀地间隔开。
13.根据权利要求11所述的过滤系统，其中孔口在褶皱根部和褶皱末端之间相对均匀地间隔开。
14.一种过滤系统，其包括：
褶皱多孔过滤器，所述褶皱多孔过滤器具有多个褶皱并且具有上游表面和下游表面；和
根据权利要求7所述的支撑和排放材料系统，其中所述褶皱多孔过滤器布置在所述第一支撑和排放材料与所述第二支撑和排放材料之间。
15.根据权利要求14所述的过滤系统，其中所述褶皱多孔过滤器包括上覆褶皱过滤器。
16.根据权利要求14或15所述的过滤系统，其还包括内芯和外罩。
17.根据权利要求14或15所述的过滤系统，其中孔口在褶皱根部和褶皱末端之间相对均匀地间隔开。
18.根据权利要求16所述的过滤系统，其中孔口在褶皱根部和褶皱末端之间相对均匀地间隔开。
19.一种过滤流体的方法，所述方法包括使流体穿过根据权利要求9-18中任一项所述的过滤系统，包括使流体穿过第一支撑和排放材料、褶皱多孔过滤器的上游表面、褶皱多孔过滤器的下游表面、以及第二支撑和排放材料。
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